地热开采井完井总结报告.doc

目 录一、前言1二、地质部分2（一）地质构造特征2（二）地层岩性特征3（四）热储层特征3三、钻井施工部分4（一）钻进施工4（二）钻井液4（三）井身结构及固井4（四）钻井施工技术保证措施6（五）洗井6四、抽水试验7（一）基本情况7（二）热储水文地质参数的计算7（三）水质分析8五、结论10附 图：井身结构示意图11附表一：表层套管记录12附表二：技术套管记录13附表三：抽水试验记录表17附 录：水质分析报告19一、前言中国水城项目地处天津市宁河县界内，北面与天津市宁河县相连，南面与天津市塘沽区毗邻，西面与天津市东丽区接壤，东面与天津市汉沽区相交，在天津滨海新区的U型圈内，属北京市清河农场永久用地。北京市清河农场总占地115平方公里，其中中国水城项目位于清河农场西区，土地总面积33平方公里（见图1：天津市宁河县中国水城地热井交通位置图）。天津市经中诚通投资管理有限公司，为充分利用本地地热资源，为天津市宁河县中国水城项目提供供暖及洗浴等方面的需求，设计了一采一灌对井开发模式，以达到在利用地热资源的同时有效的保护地热资源，实现能源的可持续利用。本地热井项目由天津华恒永清钻井工程有限公司组织施工，通过紧张的施工，第一口地热开采井顺利完井竣工。本井施工设计由天津地热勘查开发设计院拟定，完井目的层为上第三系馆陶组热储层，由天津华恒永清钻井工程有限公司施工，设计井深1915m，实际完井深度1915.55m。本井2010年3月15日设备搬迁安装到位，3月16日由甲乙双反和监理方进行了钻前验收，验收合格后进行了钻探技术交底工作，并且举行了地热井开钻典礼。2010年3月16日采用445mm3A钻头一开，钻至井深406.75m起钻,下入339.7mm表层套管396.60m，下入深度400.90m，然后固井，固井水泥用量20t，水泥浆平均密度1.86。2010年3月22日二开开钻，二开采用241.3mm3A钻头钻进，4月2日钻至井深1915.55m完钻，于当日按设计要求由天津市辽源科技有限公司进行了测井工作，测井项目为：2.5m视电阻率、自然电位、连续井温、自然伽玛、连续井斜、声波时差。测量井段4011915.55m。4月4日下入177.8mm技术套管完井。177.8mm筛管长度为211.30m，下入深度1901.51m。2010年4月6日开始洗井，油管下至1900m，用泥浆泵把井内泥浆替出，然后10m3150MPa压风机及泥浆泵联合气举洗井，洗井8小时洗至砂净，把油管提至800m用压风机进行气举洗井，洗井8小时至水清砂净。2010年4月9日进行了三次降深承压完整井稳定流抽水试验工作，潜热水电泵下入深度150m，最大动水位105.50m时，降深32.00m，水量100.4m3/h，水温63，单位出水量为3.14 m3/h.m。经甲乙双方和监理方现场验收，各项指标达到合同及设计要求，为优质地热井工程。二、地质部分 （一）地质构造特征中国水城地处桥沽地热异常区，其构造位置处于黄骅坳陷北部的北塘凹陷内。北塘凹陷北以大吨汉沽断裂为界，南以海河断裂为界，西以沧东断裂为界。北塘凹陷分布在宁车沽以西地区，构造上位于茶淀断裂以西，沧东断裂以东，汉沽断裂以南。在于1井东西两侧有两个次一级凹陷，中生界埋藏深度约30004000m，本井位于北塘凹陷的西部，附近主要断裂有沧东断裂和茶淀断裂，两条断裂特征分述如下：1、沧东断裂 沧东断裂总体走向为北北东向，倾向南东东，倾角5070度，是典型的生长断层，根据滨海地区地热普查资料，该断裂对滨海以南的馆陶组热储层有明显的控制作用，但对海河以北的馆陶组热储层有无控制作用无充分的依据。2、茶淀断裂 茶淀断裂为走向北北东，倾向南东东的正断层，该断裂由两条同向断层组成，靠东侧的为主断裂，断层落差为北大南小，并向西南方向延伸及消失。（二）地层岩性特征根据本井实际钻探及测井解释资料,结合本区已有地热井资料，综合分析研究，本井及附近地区地层如下：1、第四系平原组（Q）地层：底界埋深498m，厚度498m。岩性特征：为河流相沉积，由浅黄、灰黄、棕红色粘土、亚粘土、亚砂土和砂层组成，结构松散，与下伏明化镇地层呈假整合接触。2、上第三系明化镇组（Nm）地层：底界埋深1500m，厚度1002m。岩性特征：上段：为棕红色、浅棕红色泥岩与浅灰黄色、浅灰白色砂岩、含砾粗砂岩呈不等厚互层。泥岩质纯、造浆，砂岩主要成分为石英、长石，松散，未成岩。本层段砂岩单层厚度大，一般为10-40m，并且比较集中，砂岩厚度大于50%。下段：为浅黄色、浅棕色大段泥岩，间夹浅灰色、浅灰黄色砂岩，泥岩质纯，含少量钙质结核。砂岩多为细砂或细粉砂岩，泥质胶结，砂层单层厚度10-25m，砂层厚度在40%左右。与下伏馆陶组地层呈整合接触。3、上第三系馆陶组（Ng）地层：底界埋深1881m，厚度381m。岩性特征：上部以灰白色、浅灰色粉砂岩为主，夹紫红色泥岩。中部为大段紫红色泥岩，间夹薄层浅灰色砂岩，下部以灰色、灰绿色泥质砂岩、灰白色含砾粉砂岩为主，夹紫红色泥岩，底部为含泥质砾岩。本地层上部和下部主要以砂岩、含砾砂岩及含泥质砾岩为主，单层厚度大，可达50-70m，砂岩厚度在50%左右。与下部地层呈角度不整合接触。4、下第三系东营组（Ed）地层：钻凿深度1915.55（未穿），钻凿厚度34.55m。 岩性特征：为棕色泥岩为主。（四）热储层特征本区广泛发育上第三系孔隙型热储层，上第三系孔隙型热储层可分为明化镇组热流体储集层和馆陶组热流体储集层两层。而馆陶组热流体储集层作为本区地热资源的主要开采热储目的层。馆陶组热流体储集层在北塘凹陷内广泛分布，其底界深度在1840-1900m左右，本井底界深度为1881m，自北向南逐渐变浅。其盖层平均地温梯度为2.98/100m。热储层岩性主要为灰白色、浅灰色粉砂岩、砂岩、含砾砂岩及含泥质砾岩。本井静水位为73.50m，动水位105.50m，降深32.00m，水量100.4m3/h，水温63。本区目前仅有本组对井，现阶段未形成集中开采，因此具有较大的开采潜力。三、钻井施工部分（一）钻进施工该井为直型井，在钻井过程中，为保证井身质量，严格按照施工设计进行施工，钻进时，轻压吊打，确保了井孔居中，保证表层套管垂直下入,并且根据地层岩性特征及时调整钻井参数和泥浆性能，保证顺利测井和技术套筛管的下入。通过连续测斜数据可以看出：井斜一般在0.5度左右，井身质量达到合同要求。（二）钻井液 本井一开为保证施工质量，加快钻井进度，采用了优质泥浆材料进行了泥浆的配制，有效的抑制了第四系地层泥浆造浆的效果。二开也采用了采用了优质泥浆材料进行了泥浆的配制，为保证不发生粘、卡钻事故和井眼坍塌事故，而有利于目的水层的保护，对钻井液性能要求更加严格，对不同地层及时调整泥浆性能，严控了泥浆的比重和含砂量，避免了各种事故的发生。钻井液基本情况见表一： 钻井液基本情况表 表一井段钻井液类型密度(g/cm3)粘度(s)失水情况( m3/h)一开水基化学泥浆1.08-1.1722-33二开水基化学泥浆1.10-1.1520-30（三）井身结构及固井一开采用445mm三牙轮钻头钻至井深406.75m起钻,下入339.7mm表层套管。套管串组合：339.7mm套管20.33m悬挂短节0.46m339.7mm375.81m，下入深度400.90m。然后进行了固井工作，固井采用油井水泥，水泥用量20t，水泥浆平均密度1.86，水泥浆返高至地面。二开采用241.3mm三牙轮钻头钻进，钻至井深1915.55m完钻，下入177.8mm技术套筛管完井。套管串组合：177.8mm沉砂管12.04m177.8mm筛管211.30m177.8mm套管1232.95m悬挂器短节0.60m悬挂器大小头0.35m177.8mm套管9.66m，下入深度1901.51m。完井下177.8mm套筛管串时，采用变径大小头坐封在表层套管底部坐封悬挂器上，之间采用胶皮伞压封，取水层段的大段泥岩采取了胶皮伞封隔，水层顶部采用了两道胶皮伞封隔止水。1、钻井设备 天津华恒永清钻井工程有限公司主要设备见表二。 钻井设备一览表 表二设备名称数量型号运转状态钻机1ZJ-20车载钻机良好泥浆泵1NB-1300良好泥浆旋流除砂器1JZN-2型良好柴油机26135型良好钻具178mm钻铤108m，127mm钻杆2000m良好 2、钻井基本数据(见表三)钻井基本数据 表三井号中国水城地热开采井井队名称天津华恒永清钻井工程有限公司钻井一队井位坐标X：20547703m Y：4341298m补心高度4.5m设计井深1915m完井深度1915.55m完钻依据设计决定开钻日期2010.3.16完井方法筛管完井完钻日期2010.4.2目的层上第三系馆陶组（Ng）完井日期2010.4.43.井身结构及井管程序（见表四） 井身结构及井管程序 表四回次一开二开备注井段0406.75m406.751915.55m钻头直径及型号4503A241.33A套管直径339.7177.8壁厚9.658.05钢级J55J55套管下入深度400.90m370.101901.51m4、固井情况（见表五） 固井情况表 表五项目长度（m）固井方法上返高度（m）干水泥级别干水泥用量（T）密度（g/cm3）凝固时间（h）表套396.60管内固井至地面油井201.8648（见附图：中国水城地热开采井井身结构示意图）（见附表一：表层套管记录）（见附表二：技术套管记录）（四）钻井施工技术保证措施 钻进过程中，为保证钻井施工质量，我公司派出以公司经理为项目组长的领导小组，携地质、钻井、泥浆和设备工程师常驻施工现场，及时协调施工中出现的问题，严把质量关。对施工中所使用的材料，尤其是管材，严格按照设计要求层层把关，保证了本井安全顺利完成。（五）洗井本井洗井风管下至1900m，用泥浆泵把井内泥浆替出，然后10m3150MPa压风机及泥浆泵联合气举洗井，洗井8小时洗至砂净，把风管提至800m用压风机进行气举洗井，洗井8小时至水清砂净结束。四、抽水试验（一）基本情况1、抽水试验目的 本次抽水试验的目的是确定中国水城地热开采井单井出水量、出水温度及动、静水位；求取热储层水文地质参数，为提交该井的单井资源评价报告提供真实基础数据。2、试验井的基本情况取水段位置：15001881m；热储类型：孔隙型（上第三系馆陶组砂砾岩）；取水层有效厚度：165m3、抽水试验方法抽水时间2010年4月9日4月11日，对该井井进行了三个落程定流量抽水试验，抽水延续时间分别为25、16.5、8.5h。抽水设备及测量仪器抽水试验采用250QJ200高温电热潜水泵进行抽水，以钻杆代替泵管,下入深度150m；通过阀门控制抽水水量；用三角堰箱观测水量；用水银温度计测量水温；用测绳及电流表测量水位埋深。4、试验过程该井于2010年4月9日09时开始抽水，4月11日11时整结束，抽水试验抽水总时间50小时。抽水试验分为三个落程，第一落程抽水延续时间25小时，稳定动水位埋深105.50m，降深为32.00m，涌水量为2409.6m3/d(27.89L/s)，井口水温为63；第二落程抽水延续时间16.5小时，稳定动水位埋深98.00m，降深为24.50m，涌水量为1920m3/d(22.22L/s)，井口水温为63；第三落程抽水延续时间8.5小时，稳定动水位埋深88.50m，降深为15.00m，涌水量为1200m3/d(13.89L/s)，井口水温为63。恢复水位测得热水头高度为73.50m。（二）热储水文地质参数的计算根据抽水结果，单井稳定流采用裘布依公式与希哈尔特公式进行迭代计算获得渗透系数K及影响半径R。公式：K=0.366Q（ms）lg(R/r)式中：K渗透系数（m/d）Q涌水量（m3/d）m含水层厚度(m)s抽水水位降深(m)R影响半径(m)r抽水井半径(m)各参数取值如下:涌水量(Q1)2409.6m3/d，（Q2）1920m3/d，（Q3）1200m3/d，水位降深(s1)32.00m，(s2)24.50m，(s3)15.00m，含水层厚度(m)165m，抽水井半径(r)0.08m。计算求得：影响半径为R1=244.13m，R2=187.52m，R3=112.08m，渗透系数K1=0.5820m/d，K2=0.5858m/d， K3=0.5583m/d平均渗透系数K=0.5754m/d。其成果见图2：中国水城地热开采井抽水试验曲线图，表六：中国水城地热开采井抽水试验成果表。从抽水试验结果可以看出，本井透水性和渗透系数中等，水位降深也较小。但是，在开发利用过程中应有限制地开采，制定合理的开发利用方案，不可无限制掠夺性开采，造成水位下降过快，以致资源枯竭。同时，地热利用应综合进行，梯级开展，除用于供暖外，其尾水可用于洗浴、游泳、养殖、种植等方面。全面开展水位、水量、水温、水质的长期动态观测，系统地积累资料，为科学、全面地评价地热资源提供依据。（三）水质分析2010年4月12日，取样5kg，送天津市汉沽区疾病预防控制中心进行水质分析检验，4月15日得到检验报告。水质分析结果主要数据为：总矿化度为688 mg/l，总硬度为16 mg/l（以CaCO3计），PH值8.05（见附录：水质分析报告）。通过水质检验报告可以看出：本热水为弱碱性、极软淡水，除铁、氟化物不符合GB5749-2006生活饮用水卫生标准的规定，其余所检项目符合规定。热水中有害成分均低于污水综合排放标准（GB89781996）之第一类、第二类污染物“最高允许排放浓度”标准，符合国标要求。 中国水城地热开采井抽水试验成果表 表六项 目试 验 结 果抽水试验层段（m）1500.001881.00储水层总厚度（m）165.00抽水井半径(m)0.08抽水降深次序S1S2S3水位降深S（m）32.0024.5015.00涌水量Q（m3/d）2409.619201200单位涌水量Q（L/s.m）0.8720.9070.926抽水时间(h)2516.58.5抽水稳定时间(h)24168水温()636363渗透系数(m/d)0.58200.58580.5583影响半径(m)244.13187.52112.08五、结论1、本井在施工过程中严格执行施工设计，科学施工，确保施工质量，取得的资料真实可靠。2、本井水温、水量达到了设计和合同要求，为一口优质井。3、由于本区目前静水位较深，建议不要过量开采，单井开采量控制在100 m3/h内为宜，否则会引起动水位剧烈下降，影响井的使用寿命，加大使用成本。4、建议进行系统的长期动态观测工作，系统地积累资料，为科学、合理地开采提供依据。热水资源的利用应综合化，可以把供暖、洗浴、大棚蔬菜花卉等结合起来，统一规划，使地热资源得到充分利用，以便收到良好的经济效益。5、严格控制开采量，尽可能增加回灌量。本井严格按照设计施工，经过一个月艰苦奋战，优质圆满完成了钻探任务，在本井施工过程中得到了甲方、监理及有关部门的大力支持，在此表示感谢。附图：井身结构示意图附表一：表层套管记录 序号类 型规 格（mm）单根长度（m）累计长度（m）下入深度（m）备 注1套 管339.79.509.50400.90表层套管全部为J55，壁厚9.65mm2套 管339.710.8320.33391.403悬挂短节339.70.4620.79380.574套 管339.711.6232.41380.115套 管339.710.8043.21368.496套 管339.710.6953.90357.697套 管339.79.9163.81347.008套 管339.711.6075.41337.099套 管339.711.3886.79325.4910套 管339.711.3398.12314.1111套 管339.711.36109.48302.7812套 管339.711.64121.12291.4213套 管339.711.39132.51279.7814套 管339.711.24143.75268.3915套 管339.711.58155.33257.1516套 管339.711.78167.11245.5717套 管339.711.37178.48233.7918套 管339.711.05189.53222.4219套 管339.711.00200.53211.3720套 管339.711.58212.11200.3721套 管339.711.70223.81188.7922套 管339.711.94235.75177.0923套 管339.712.09247.84165.1524套 管339.711.28259.12153.0625套 管339.711.66270.78141.7826套 管339.711.38282.16130.1227套 管339.711.54293.70118.7428套 管339.711.47305.17107.2029套 管339.711.67316.8495.7330套 管339.711.29328.1384.0631套 管339.711.42339.5572.7732套 管339.711.64351.1961.3533套 管339.711.43362.6249.7134套 管339.711.50374.1238.2835套 管339.711.43385.5526.7836套 管339.711.05396.6015.3537套补距339.74.30400.904.300附表二：技术套管记录序号类 型规 格（mm）单根长度（m）累计长度（m）下入深度（m）备 注1沉砂管177.812.0412.041901.51技术套筛管全部为J55，壁厚8.05mm2筛管177.89.8221.861889.473筛管177.811.6810.161879.654筛管177.811.1310.161867.975筛管177.811.8922.051856.846筛管177.810.8332.881844.957筛管177.810.8343.711834.128套 管177.812.0255.731823.299筛管177.810.3866.111811.2710筛管177.812.0478.151800.8911筛管177.810.7088.851788.8512筛管177.811.70100.551778.1513套 管177.811.89112.441766.4514套 管177.811.46123.901754.5615筛管177.811.63135.531743.1016套 管177.810.65146.181731.4717套 管177.810.76156.941720.8218筛管177.811.46168.401710.0619筛管177.810.52178.921698.6020套 管177.89.03187.951688.0821筛管177.810.03197.981679.0522套 管177.811.32209.301669.02伞胶伞23套 管177.811.20220.501657.7024套 管177.811.46231.961646.5025套 管177.811.52243.481635.0426筛管177.811.65255.131623.5227套 管177.810.77265.901611.87伞胶伞28套 管177.810.58276.481601.1029套 管177.811.36287.841590.5230套 管177.811.45299.291579.1631套 管177.811.32310.611567.7132套 管177.811.48322.091556.3933筛管177.811.00333.091544.9134筛管177.810.79343.881533.9135筛管177.811.60355.481523.1236筛管177.811.62367.101511.5237套 管177.811.44378.541499.90伞胶伞38套 管177.89.04387.581488.46伞胶伞技术套管记录（续）序号类 型规 格（mm）单根长度（m）累计长度（m）下入深度（m）备 注39套 管177.89.04396.621479.4240套 管177.89.05405.671470.3841套 管177.89.04414.711461.3342套 管177.89.28423.991452.2943套 管177.88.97432.961443.0144套 管177.89.04442.001434.0445套 管177.89.04451.041425.0046套 管177.89.04460.081415.9647套 管177.89.04469.121406.9248套 管177.89.05478.171397.8849套 管177.89.04487.211388.8350套 管177.80.00487.211379.7951套 管177.811.36498.571379.7952套 管177.811.37509.941368.4353套 管177.811.34521.281357.0654套 管177.811.37532.651345.7255套 管177.811.45544.101334.3556套 管177.811.45555.551322.9057套 管177.810.34565.891311.4558套 管177.811.16577.051301.1159套 管177.810.61587.661289.9560套 管177.811.07598.731279.3461套 管177.811.32610.051268.2762套 管177.811.25621.301256.9563套 管177.811.50632.801245.7064套 管177.811.51644.311234.2065套 管177.811.37655.681222.6966套 管177.811.46667.141211.3267套 管177.811.43678.571199.8668套 管177.811.39689.961188.4369套 管177.811.43701.391177.0470套 管177.811.50712.891165.6171套 管177.811.44724.331154.1172套 管177.811.28735.611142.6773套 管177.811.22746.831131.3974套 管177.811.45758.281120.1775套 管177.811.38769.661108.7276套 管177.811.20780.861097.34技术套管记录（续）序号类 型规 格（mm）单根长度（m）累计长度（m）下入深度（m）备 注77套 管177.811.42792.281086.1478套 管177.811.27803.551074.7279套 管177.811.29814.841063.4580套 管177.811.67826.511052.1681套 管177.811.42837.931040.4982套 管177.811.23849.161029.0783套 管177.811.48860.641017.8484套 管177.812.05872.691006.3685套 管177.812.08884.77994.3186套 管177.811.46896.23982.2387套 管177.811.47907.70970.7788套 管177.811.46919.16959.3089套 管177.811.51930.67947.8490套 管177.811.18941.85936.3391套 管177.811.50953.35925.1592套 管177.811.24964.59913.6593套 管177.811.03975.62902.4194套 管177.811.27986.89891.3895套 管177.811.37998.26880.1196套 管177.811.241009.50868.7497套 管177.810.801020.30857.5098套 管177.811.371031.67846.7099套 管177.811.091042.76835.33100套 管177.810.651053.41824.24101套 管177.811.841065.25813.59102套 管177.811.751077.00801.75103套 管177.811.861088.86790.00104套 管177.811.861100.72778.14105套 管177.811.491112.21766.28106套 管177.811.411123.62754.79107套 管177.811.251134.87743.38108套 管177.810.531145.40732.13109套 管177.810.721156.12721.60110套 管177.810.711166.83710.88111套 管177.811.371178.20700.17112套 管177.811.501189.70688.80113套 管177.811.401201.10677.30114套 管177.811.461212.56665.90技术套管记录（续）序号类 型规 格（mm）单根长度（m）累计长度（m）下入深度（m）备 注115套 管177.811.421223.98654.44116套 管177.811.381235.36643.02117套 管177.811.491246.85631.64118套 管177.811.491258.34620.15119套 管177.811.311269.65608.66120套 管177.811.621281.27597.35121套 管177.811.441292.71585.73122套 管177.811.431304.14574.29123套 管177.811.461315.60562.86124套 管177.811.381326.98551.40125套 管177.811.361338.34540.02126套 管177.811.451349.79528.66127套 管177.811.261361.05517.21128套 管177.811.491372.54505.95129套 管177.811.481384.02494.46130套 管177.811.461395.48482.98131套 管177.811.451406.93471.52132套 管177.811.231418.16460.07133套 管177.811.401429.56448.84134套 管177.811.371440.93437.44135套 管177.811.521452.45426.07136套 管177.811.251463.70414.55137套 管11.401475.10403.30138套 管11.191486.29391.90139短节0.601486.89380.71140大小头0.351487.24380.11141套 管9.661496.90379.76370.10附表三：抽水试验记录表 中国水城地热开采井抽水试验记录表 共2页第1页观测时间水位测量水位降深(m)水量(L/s)水温()气温()备注日月时分延续由地面算起的埋深(m)时分9/490080.0020开泵05595.2030.56341010100.62